[发明专利]一种磁改性黄土吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种磁改性黄土吸附剂制备方法及其应用，该方法是将可溶性铁盐与碱混合，采用溶剂热法合成得到纳米级磁性Fe₃O₄，再将其与经过活化处理的黄土混合后在150～200℃密闭条件下反应，得到磁改性黄土吸附剂。本发明的磁改性黄土吸附剂对亚甲基蓝的去除率达90％以上，同时吸附后利用磁性便于与水体分离；本发明原料廉价易得，制备工艺简单，成本低，有利于工业化。

技术领域

本发明属于无机吸附材料制备技术领域，具体涉及一种以黄土为原料，制备吸附剂的方法及其应用。

背景技术

随着中国城市化、工业化的加速推进，水处理问题越来越严重，而纺织工业中产生的染料废水更是一个普遍而不容忽视的污染问题。染料大多数由有害的化学物质(如联苯胺和金属等)构成，有致癌和致突变的潜在危害，严重威胁到人类的生命安全和健康。

目前用于染料废水处理的方法有沉淀、膜分离、离子交换、反渗透、微生物降解和光催化降解等(Water Research 95(2016)59-89)。其中，吸附技术在去除含染料工业废水方面已成为一项非常重要的技术，由于其成本低、效率高、操作简单，已引起科学家的广泛关注。吸附剂多具有较大的比表面积和复杂的孔隙结构，其中土壤体系中的膨润土、海泡石、凹凸棒土、高岭土、蛭石、沸石等都被证明是很好的吸附材料。

磁分离水处理技术因具有处理工艺简单、设备投入小、处理成本低、占地面积小和无二次污染等优点引起人们广泛关注。作为一种新兴吸附材料，磁性吸附材料可方便地将吸附材料与水体分离(Journal of Alloys and Compounds 688(2016)1019-1027；AppliedSurface Science 349(2015)988–996；环境工程学报10(11)6451–6456)，有利于材料的重复利用和污染物的集中处理，对重金属离子和有机污染物有着良好的吸附效果。

黄土是一种来源广泛、无毒、无二次污染、廉价易得的绿色水处理天然材料。全世界黄土分布的总面积大约有1300万平方公里，占全球陆地面积的十分之一。在我国，黄土面积约64万平方公里，而且黄土地形在我国发育得最为完善，规模也最为宏大。。黄土具有疏松、多孔的结构特征，说明黄土具有一定的吸附性能，因此将黄土用于水污染处理既让天然材料得到了合理利用，又能解决水环境污染问题，大大降低水污染处理成本。但是天然黄土的吸附效果较差，需要对其进行改性以提高其吸附性能。

目前，黄土基吸附剂多为有机或无机改性黄土吸附剂。

CN105251465A公开了一种黄土衣康酸共聚物吸附剂的制备方法，以黄土为基体，以廉价且具生物相容性的衣康酸、甲基丙烯酸β-羟乙酯及N-乙烯基吡咯烷酮为功能单体，在有机交联剂和引发剂作用下采用原位聚合法共聚而得，有望应用于食品行业中污染物的去除。CN103754973A公开了一种黄土有机无机复合体吸附剂处理氯吡硫磷废水的方法，得到的具有吸附作用的粘粒有机无机复合体为吸附剂对废水中的氯吡硫磷进行吸附处理，实现对氯吡硫磷废水的处理。黄土基高分子吸附剂的制备与应用，2014，何文娟，西北师范大学硕士毕业论文，本文以黄土为原料，经过高分子改性后用于污水处理，改性黄土吸附剂对重金属离子和染料都具有很强的吸附性能。CN103071461A公开了一种黄原酸化黄土吸附剂的制备方法，所得黄原酸化黄土吸附剂的表面结构比天然黄土更加疏松，比表面积大，对废水中的重金属铜离子和孔雀石绿具有很好的吸附性能，应用于含重金属铜离子与孔雀石绿染料的废水处理中，具有吸附能力强、吸附容量大，可用于处理含有重金属铜离子和孔雀石绿染料的废水。而目前尚未报道过对黄土进行磁改性，进而得到吸附剂的方法。

虽然本发明人已在前期报道了将磁性载体技术与膨润土相结合的方法，专利CN106975443A公开了将FeCl₃·6H₂O、乙二醇、醋酸钠和柠檬酸反应得到悬浮液，再将其与热活化、酸活化的膨润土反应，得到磁改性膨润土吸附剂，但是通过实验发现，制备悬浮液时，当改性的土壤类型为陕北黄土时，最终得到的吸附剂的吸附性能明显下降，达不到废水处理的吸附要求。